CN103730196A - 绝缘电线及线圈 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及绝缘电线及线圈。本发明的课题是提供一种具有即使厚度薄也显示高的局部放电起始电压的绝缘层的绝缘电线及线圈。本发明的绝缘电线具有导体和形成于前述导体的外周上的绝缘层,前述绝缘层由在分子结构的一部分具有下述通式(1)所示的重复单元A的聚酰亚胺树脂形成,所述绝缘层在温度40℃、湿度95%的条件下的24小时后的吸水率为2.8%以下。[化学式1]
Figure DDA0000396891860000011

Description

绝缘电线及线圈
技术领域
本发明涉及绝缘电线及使用其的线圈,特别是马达等中使用的绝缘电线及线圈。
背景技术
电气设备例如马达等具备线圈。马达的线圈使用绝缘电线形成,通过将绝缘电线卷绕在马达的芯上而形成或者将绝缘电线之间通过焊接等结合等而形成。绝缘电线在导体的外周上具备绝缘覆皮(绝缘层)。绝缘层通过将在有机溶剂中溶解有树脂成分的绝缘涂料涂布在导体上并烘烤而形成。
对于绝缘层,要求机械特性、耐热性等诸特性。作为满足这些要求的绝缘层,使用聚酰亚胺树脂的绝缘层是已知的。聚酰亚胺树脂通过将由羧酸酐和二胺生成的聚酰胺酸(polyamic acid)加热酰亚胺化而形成。例如,专利文献1中提出一种聚酰亚胺树脂,其由以作为羧酸酐的均苯四甲酸二酐(PMDA)和作为二胺的4,4′-二氨基二苯基醚(ODA)生成的聚酰胺酸形成。
另一方面,对于绝缘层,在要求机械特性、耐热性等的同时还要求高的局部放电起始电压。局部放电是指当对导体施加电压时,电荷在相邻的绝缘电线间的微小空隙内集中,发生放电,局部放电起始电压(PDIV:Partial DischargeInception Voltage)表示开始发生局部放电时的施加电压。局部放电的发生虽然不会立即显示介质击穿,但绝缘层会被发生的局部放电渐渐侵蚀,最终导致介质击穿,变为绝缘不良。即,PDIV低的绝缘层的情况下,局部放电在更低的电压下发生,容易变得绝缘不良,因此对于绝缘层要求高的PDIV。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开平9-106712号公报
发明内容
发明要解决的问题
另外,近年来产业设备中使用的马达等具有小型化的倾向。此外,具有为了得到高输出功率而以高电压进行驱动、且为了提高动力性能进行变频器驱动的倾向。由于这样的倾向,在绝缘电线中由于高电压驱动和变频浪涌的叠加,发生局部放电的风险变高。因此,对于绝缘电线的绝缘层要求更高的PDIV。
像这样使马达小型化且高输出功率化时,对于使用的绝缘电线的绝缘层,要求厚度薄、且显示高的PDIV,具体而言,厚度为40μm时要求显示900Vp以上的PDIV。
但是,专利文献1公开的聚酰亚胺树脂相对介电常数高,由该树脂构成的绝缘层厚度薄时,难以获得充分的PDIV。为了提高PDIV可以增大绝缘层厚度,但绝缘电线直径变粗,绝缘电线的占空因数降低,妨碍马达的小型化。即,具有由专利文献1公开的聚酰亚胺树脂形成的绝缘层的绝缘电线有时受到使用环境的限制。
本发明是鉴于这样的问题而作出的,其目的在于提供:具有厚度虽薄但显示高的局部放电起始电压的绝缘层的绝缘电线、及使用其的线圈。
根据本发明的第1方式,提供一种绝缘电线,其具备:导体和形成于前述导体的外周上的绝缘层,前述绝缘层由在分子结构的一部分具有下述通式(1)所示的重复单元A的聚酰亚胺树脂形成,所述绝缘层在温度40℃、湿度95%的条件下的24小时后的吸水率为2.8%以下。
[化学式1]
Figure BDA0000396891840000021
根据本发明的第2方式,提供第1方式的绝缘电线,其中,前述聚酰亚胺树脂进而具有下述通式(2)所示的重复单元B。
[化学式2]
Figure BDA0000396891840000031
根据本发明的第3方式,提供第2方式的绝缘电线,其中,前述聚酰亚胺树脂中的前述重复单元A和前述重复单元B的摩尔比A:B为90:10~30:70。
根据本发明的第4方式,提供一种线圈,其使用第1~第3方式中的任一方式的绝缘电线而形成。
发明的效果
根据本发明,可以获得具备厚度虽薄但显示高的局部放电起始电压的绝缘层的绝缘电线、及使用其的线圈。
附图说明
图1为表示本发明的一个实施方式的绝缘电线的剖面的图。
图2为表示本发明的其它实施方式的绝缘电线的剖面的图。
图3为表示本发明的其它实施方式的绝缘电线的剖面的图。
附图标记说明
1  绝缘电线
10  导体
11  绝缘层(第一绝缘层)
12  第二绝缘层
13  润滑层
具体实施方式
如上所述,现有的聚酰亚胺树脂由于相对介电常数高,因此当为厚度薄的绝缘层时存在局部放电起始电压(PDIV)低的问题。为了解决该课题,本发明人等着眼于聚酰亚胺树脂的吸水率进行了深入研究。聚酰亚胺树脂的吸水率受聚酰亚胺树脂的极性的左右,具有极性越大吸水率越大的倾向。并且,极性表现为聚酰亚胺树脂的分子内的电偏移,具有极性越大则电偏移越大、相对介电常数越大的倾向。即,吸水率的大小与相对介电常数的大小相对应,成为PDIV的指标。
本发明人等对于聚酰亚胺树脂的吸水率进行了深入研究,发现若聚酰亚胺树脂的吸水率在规定的数值范围则可以获得相对介电常数低、PDIV高的绝缘层,完成了本发明。
[本发明的一个实施方式]
以下对本发明的一个实施方式进行说明。
首先,对构成绝缘层的聚酰亚胺树脂的形成中使用的聚酰亚胺涂料进行说明。
〈聚酰亚胺涂料〉
聚酰亚胺涂料含有聚酰胺酸。聚酰胺酸由羧酸酐及二胺合成,在分子内具有酰胺键。该聚酰胺酸通过加热进行聚合而成为具有规定的重复单元的聚酰亚胺树脂。
本实施方式中,由含有通过加热而成为重复单元A的聚酰胺酸的聚酰亚胺涂料形成在分子结构的一部分中具有重复单元A的聚酰亚胺树脂。该聚酰亚胺树脂在温度40℃、湿度95%的条件下的24小时后的吸水率为2.8%以下,因此相对介电常数低、显示高的局部放电起始电压。
以下,对构成聚酰亚胺涂料的成分进行说明。这里,将通过加热而成为重复单元A的聚酰胺酸作为聚酰胺酸A来说明。
(聚酰胺酸A)
聚酰胺酸A由作为羧酸酐的均苯四甲酸二酐(PMDA)和作为二胺的4,4′-二氨基二苯基醚(ODA)生成。聚酰胺酸A具有下述通式(3)所示的结构。
[化学式3]
Figure BDA0000396891840000041
聚酰胺酸A通过加热脱水而酰亚胺化,从而成为聚酰亚胺树脂中的重复单元A。重复单元A具有下述通式(1)所示的结构。
[化学式1]
Figure BDA0000396891840000051
如上述通式(1)所示,重复单元A介由酰亚胺键形成共轭结构且酰亚胺键具有强分子间力,因此键合性强,具有牢固的分子结构。由此,重复单元A可以对聚酰亚胺树脂赋予规定的电特性、机械特性、耐热性等。
(其它聚酰胺酸)
上述聚酰亚胺涂料在酰亚胺化而成为聚酰亚胺树脂时,优选进而含有不同于上述聚酰胺酸A的其它聚酰胺酸,使温度40℃、湿度95%的条件下的24小时后的吸水率为2.8%以下。其它聚酰胺酸为通过加热而形成不同于重复单元A的其它重复单元的聚酰胺酸。作为其它聚酰胺酸,只要是形成极性小于重复单元A、吸水率低的重复单元的聚酰胺酸即可,没有特别限定,可以列举出例如从以下所示的羧酸酐和二胺适当选择进行合成的聚酰胺酸。
作为羧酸酐,可以列举例如4,4′-氧代二邻苯二甲酸二酐(ODPA)、3,3′,4,4′-联苯四羧酸二酐(s-BPDA)等芳香族四羧酸二酐,这些芳香族四羧酸二酐可以使用一种或多种。
作为二胺,可以列举例如2,2-双[4-(4-氨基苯氧基)苯基]丙烷(BAPP)、9,9-双(4-氨基苯氧基)芴(FDA)、4,4′-双(4-氨基苯氧基)联苯(BAPB)、3,3′-双(4-氨基苯氧基)联苯(M-BAPB)等芳香族二胺,这些芳香族二胺可以使用一种或多种。
作为由上述羧酸酐和二胺合成的其它聚酰胺酸,优选例如由作为羧酸酐的3,3′,4,4′-联苯四羧酸二酐(s-BPDA)和作为二胺的4,4′-二氨基二苯基醚(ODA)合成的聚酰胺酸B。聚酰胺酸B具有下述通式(4)所示的结构。
[化学式4]
Figure BDA0000396891840000052
聚酰胺酸B通过加热脱水而酰亚胺化,从而成为聚酰亚胺树脂中的重复单元B。重复单元B具有下述通式(2)所示的结构。由于重复单元B的极性小于重复单元A,因此聚酰亚胺树脂通过进而具有重复单元B,从而可以改善重复单元A引起的吸水率及相对介电常数,提高PDIV。
[化学式2]
Figure BDA0000396891840000061
如上述通式(2)所示,重复单元B具有源自3,3′,4,4′-联苯四羧酸二酐(s-BPDA)的联苯基。重复单元B的源自s-BPDA的苯环中电子共轭弱、极性较小。因此,吸水率及相对介电常数低,可以获得高的PDIV。与此相对,重复单元A的PMDA中,电子非定域化,此外在构成酰亚胺环的羰基(C=O)中发生极化,极性较大。因此,吸水率及相对介电常数高,获得较低的PDIV。即,聚酰亚胺树脂通过进而具有重复单元B,可以改善吸水率及相对介电常数,提高PDIV。予以说明,重复单元B本身的分子结构是柔软的,有可能使聚酰亚胺树脂表现出热塑性,使耐热性降低,但通过与显示耐热性的重复单元A组合,重复单元B所引起的耐热性降低得到抑制。
聚酰胺酸A和聚酰胺酸B的混合比(摩尔比)成为所形成的聚酰亚胺树脂中的重复单元A和重复单元B的混合比(摩尔比)。该摩尔比没有特别限定,但当聚酰胺酸B(重复单元B)的摩尔比不足10摩尔%时,聚酰亚胺树脂的吸水率及相对介电常数变大,PDIV有可能下降。这种情况下,为了提高PDIV而需要将绝缘层厚膜化,难以实现绝缘层的薄型化以及绝缘电线的细径化。另一方面,当聚酰胺酸B(重复单元B)的摩尔比超过70摩尔%时,聚酰亚胺树脂的分子结构变得柔软而表现出热塑性,因此玻璃化转变温度(Tg)、高温下的储能弹性模量有可能下降。这种情况下,在接近Tg的温度区域内加工时,形成的绝缘层发生变形、膨胀,耐热性产生问题。并且,当聚酰胺酸B的摩尔比过大时,聚酰亚胺涂料白化,形成的绝缘层的外观有时变差。因此,聚酰胺酸A和聚酰胺酸B的摩尔比、即重复单元A和重复单元B的摩尔比(A:B)优选为A:B=30:70~90:10,更优选为40:60~90:10。通过使摩尔比在上述数值范围,可以降低绝缘层的相对介电常数且对绝缘层赋予优异的可挠性。
予以说明,上述聚酰亚胺涂料还可以进而含有不同于聚酰胺酸B的聚酰胺酸作为其它聚酰胺酸。即,本实施方式的聚酰亚胺树脂中还可以进而含有不同于上述重复单元B的其它重复单元。
作为这样的聚酰胺酸,是不同于由s-BPDA和ODA合成的聚酰胺酸B的聚酰胺酸,可以列举由除s-BPDA等以外的羧酸酐和作为二胺的ODA合成的聚酰胺酸。具体而言,作为羧酸酐,可以例示3,3′,4,4′-二苯甲酮四羧酸二酐(BTDA)、3,3′,4,4′-二苯基砜四羧酸二酐(DSDA)、4,4′-氧代二邻苯二甲酸二酐(ODPA)、3,3′,4,4′-联苯四羧酸二酐、4,4′-(2,2-六氟异丙叉基)二邻苯二甲酸二酐(6FDA)等,此外还可以根据需要并用丁四酸二酐、5-(2,5-二氧杂四氢-3-呋喃基)-3-甲基-3-环己烯-1,2-二羧酸酐、或上述例示的四羧酸酐加氢而得的脂环式四羧酸二酐类等。
在含有除聚酰胺酸B以外的其它聚酰胺酸时,其含量(摩尔数)相对于聚酰胺酸A和聚酰胺酸B的总摩尔数优选为25%以下。若为该数值范围,则对绝缘层的特性损伤不大,可以获得良好的绝缘层。
〈聚酰亚胺涂料的制造方法〉
聚酰亚胺涂料是将羧酸酐和二胺溶解在溶剂中合成聚酰胺酸而制造的。在制造含有聚酰胺酸A及聚酰胺酸B的聚酰亚胺涂料时,将作为羧酸酐的构成聚酰胺酸A的PMDA、及构成聚酰胺酸B的s-BPDA以及作为二胺的ODA溶解在溶剂中,分别合成聚酰胺酸A及聚酰胺酸B而制造。
作为羧酸酐的PMDA及s-BPDA的添加量取决于聚酰亚胺树脂中的重复单元A及重复单元B的摩尔比。
此外,羧酸酐及二胺的添加量优选为使羧酸酐和二胺的摩尔比在100:100.1~100:105的范围的量。或者,优选为使羧酸酐和二胺的摩尔比在100.1:100~105:100的范围的量。通过相对于羧酸酐稍过量地添加二胺或相对于二胺稍过量地添加羧酸酐可以将所形成的聚酰胺酸的分子量控制为较小。通过将分子量控制为较小,可以减小聚酰亚胺涂料的粘度,提高形成绝缘层时的涂装作业性。
作为溶剂,可以使用N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)、γ-丁内酮、N,N-二甲基乙酰胺(DMAC)、N,N-二甲基甲酰胺(DMF)、二甲基咪唑啉酮(DMI)、环己酮、甲基环己酮、烃系溶剂等溶剂。此外,还可以在不损害聚酰亚胺涂料的特性的范围内适当并用这些溶剂。
在合成聚酰胺酸A及聚酰胺酸B时,在不损害所获得的聚酰胺酸的特性的程度的温度下合成即可,例如可以在0℃以上100℃以下的温度下加热而合成。
予以说明,在合成聚酰胺酸A及聚酰胺酸B后,通过再在50℃~100℃左右下加热、搅拌,可以适当调整聚酰亚胺涂料的粘度。
〈绝缘电线〉
下面,参照图1对在导体的外周上具备使用上述聚酰亚胺涂料形成的绝缘层的绝缘电线进行说明。图1为表示本发明的一个实施方式的绝缘电线的剖面的图。
本实施方式的绝缘电线1具备导体10和形成于导体10的外周上的绝缘层11,绝缘层11由在分子结构的一部分具有下述通式(1)所示的重复单元A的聚酰亚胺树脂形成,在温度40℃、湿度95%的条件下的24小时后的吸水率为2.8%以下。优选聚酰亚胺树脂进而具有下述通式(2)所示的重复单元B。
[化学式1]
Figure BDA0000396891840000081
[化学式2]
Figure BDA0000396891840000082
(导体)
作为导体10,使用由低氧铜、无氧铜等形成的铜线、铜合金线以及银等其它金属线等。导体10的剖面形状没有特别限定,可以设为例如图1所示那样的圆形。导体的导体径没有特别限定,可以根据用途适当选择最适数值。
(绝缘层)
绝缘层11包覆导体10,对绝缘电线1赋予规定的电特性、机械特性、耐热性等。
绝缘层11通过在导体10的外周上涂装聚酰亚胺涂料,重复进行在例如350~500℃的炉中烘烤1~2分钟的操作共10~20次左右来增大覆膜厚度而形成。烘烤时聚酰亚胺涂料所含的聚酰胺酸酰亚胺化而成为聚酰亚胺树脂。在本实施方式中,绝缘层11由含有与聚酰胺酸A的聚酰亚胺涂料形成,包含在分子结构的一部分中具有源自聚酰胺酸A的重复单元A的聚酰亚胺树脂。此外,绝缘层11在温度40℃、湿度95%的条件下的24小时后的吸水率为2.8%以下。由此,绝缘层11相对介电常数小,显示高的PDIV。
更优选的是绝缘层11由含有聚酰胺酸A及聚酰胺酸B的聚酰亚胺涂料形成,包含具有源自聚酰胺酸A的重复单元A和源自聚酰胺酸B的重复单元B的聚酰亚胺树脂。
在构成绝缘层11的聚酰亚胺树脂中,重复单元A显示规定的机械特性、耐热性等,但由于极性较高,有时使吸水率及相对介电常数增大,使PDIV下降。另一方面,重复单元B表现出热塑性,使耐热性降低,但由于极性较小,因此改善吸水率及相对介电常数,提高PDIV。通过使聚酰亚胺树脂具有这样的重复单元A及重复单元B,可以降低重复单元A的比例,将相对介电常数抑制为较低。进而,通过显示耐热性的重复单元A,可以抑制重复单元B所引起的耐热性降低、维持了耐热性。即,通过使聚酰亚胺树脂具有重复单元A及重复单元B,可以使各自的特性互补。
在构成绝缘层11的聚酰亚胺树脂中,重复单元A和重复单元B的摩尔比(A:B)没有特别限定,优选A:B=30:70~90:10,更优选为40:60~90:10。通过具有规定的摩尔比的聚酰亚胺树脂,吸水率达到2.8%以下、优选2.3%以下,因此可以进一步抑制相对介电常数为较低,进一步提高PDIV。此外,可以获得重复单元A及重复单元B的各自的特性且获得优异的可挠性。予以说明,聚酰亚胺树脂中重复单元A及重复单元B的排列没有特别限定,例如无规或交替排列。
此外,构成绝缘层的聚酰亚胺树脂还可以包含重复单元A及重复单元B以外的其它重复单元。优选含有重复单元A及重复单元B的总摩尔数的25%以下的其它重复单元。
此外,绝缘层由相对介电常数小的聚酰亚胺树脂构成,因此即使厚度薄也可以获得规定的局部放电起始电压。具体而言,即使将绝缘层的厚度设为例如40μm而进行薄型化时,也可以获得900Vp以上的局部放电起始电压。即,根据本实施方式的绝缘电线,可以使绝缘层薄型化而细径化。
〈线圈〉
本发明的一个实施方式的线圈使用上述绝缘电线而形成。由于绝缘电线可以细径化,因此可以将绝缘电线更密地布线从而制成占空因数高的线圈。此外,由于绝缘电线的局部放电起始电压高,因此可以对线圈施加高电压,进行高输出功率化。因此本实施方式的线圈可以用于以高电压进行驱动的小型马达等。
[本实施方式的效果]
根据本实施方式,可以发挥以下所示效果中的一种或多种。
根据本实施方式,绝缘电线的绝缘层由在分子结构的一部分中具有通式(1)所示的重复单元A的聚酰亚胺树脂构成,在温度40℃、湿度95%的条件下的24小时后的吸水率为2.8%以下。绝缘层包含规定的聚酰亚胺树脂,吸水率低,因此相对介电常数低,显示高的局部放电起始电压。
此外,根据本实施方式,绝缘层由吸水率及相对介电常数低的聚酰亚胺树脂构成,因此即使厚度薄时也显示优异的局部放电起始电压。即,本实施方式中,可以通过减薄绝缘层的厚度而制成直径细的绝缘电线。
此外,根据本实施方式,绝缘层吸水率低,水分所致的局部放电起始电压的降低得到抑制。由此,本实施方式的绝缘电线的使用环境不受限制。
此外,根据本实施方式,通过将重复单元A和重复单元B的摩尔比A:B设为30:70~90:10、更优选设为40:60~90:10,可以进一步降低绝缘层的吸水率及相对介电常数,提高局部放电起始电压。进而可以对绝缘层赋予优异的可挠性。
此外,根据本实施方式,通过将绝缘电线用于线圈等电气设备,能够使电气设备小型化且高输出功率化。
[其它实施方式]
在上述实施方式中,对在导体10的外周上具备绝缘层11的绝缘电线1进行了说明,但本发明并不限定于此。例如,在将由特定的聚酰亚胺树脂构成的绝缘层11作为第一绝缘层11时,如图2所示,在导体10和第一绝缘层11之间也可以夹有第二绝缘层12。即,也可以采取具备导体10、第二绝缘层12和第一绝缘层11的绝缘电线1的构成。通过在导体10和第一绝缘层11之间夹有第二绝缘层12、例如夹有密合性高的第二绝缘层12,可以提高仅第一绝缘层11时不充分的导体10的密合性。
作为构成第二绝缘层12的树脂,只要是分子中含有酰亚胺结构成分的树脂即可,没有特别限定。作为这样的树脂,可以列举例如聚酰胺酰亚胺、聚酰亚胺、聚酯酰亚胺等树脂。此外,作为聚酰胺酰亚胺,可以列举将偏苯三酸酐(TMA)等三羧酸酐和4,4′-二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)等异氰酸酯以相等摩尔量配合而得的聚酰胺酰亚胺等。作为聚酰亚胺,可以列举将均苯四酸二酐(PMDA)等四羧酸二酐和4,4′-二氨基二苯基醚(ODA)等二胺化合物以相等摩尔量配合而得的聚酰亚胺等。此外,作为聚酯酰亚胺,可以列举以三-2(羟乙基异氰尿酸酯)改性的聚酯酰亚胺等。
第二绝缘层12通过将在有机溶剂中溶解有上述树脂的绝缘涂料加热、烘烤而形成。予以说明,第二绝缘层12的形成中可以使用市售的绝缘涂料,可以列举例如特莱尼斯(TORAYNEECE)#3000(东丽株式会社制)、Pyre-ML(杜邦株式会社制)等聚酰亚胺树脂绝缘涂料、HI406(日立化成株式会社制)等聚酰胺酰亚胺树脂绝缘涂料、Isomid40SM45(日立化成株式会社制)等聚酯酰亚胺树脂绝缘涂料。
为了提高与导体10的密合性,优选第二绝缘层12中包含烷基化六羟甲基密胺树脂等密胺系化合物、以巯基系为代表的含硫元素的化合物等添加剂。只要是表现高密合性的物质,除了这样的化合物以外也可以使用。
此外,在上述实施方式中,对在导体10的外周上具备绝缘层11的绝缘电线1进行了说明,但本发明并非限定于此。例如,如图3所示,在绝缘层11的外周上还可以进而设置包含润滑剂的润滑层13。利用润滑层13,可以对绝缘电线1的表面赋予润滑性,松弛在卷绕绝缘电线1形成线圈时的加工应力。润滑层13由含有润滑剂以及聚酰亚胺、聚酯酰亚胺、聚酰胺酰亚胺等瓷质涂料的润滑性涂料形成。润滑剂是指选自聚烯烃蜡、脂肪酸酰胺及脂肪酸酯组成的组中的1种、或它们中的2种以上的混合物。特别优选聚烯烃蜡或脂肪酸酰胺中的1种、或它们的混合物,但并非限定于此。此外,润滑层还可以使用将具有润滑性的脂肪族成分导入瓷质涂料的化学结构中而成的润滑性瓷质涂料。润滑层通过烘烤上述涂料而形成。
此外,上述实施方式中,对于构成绝缘层11的聚酰亚胺树脂,还可以对高分子末端实施封端。封端中使用的材料,可以使用包含酸酐的化合物、或包含氨基的化合物。作为包含酸酐的封端化合物,可以使用邻苯二甲酸酐、4-甲基邻苯二甲酸酐、3-甲基邻苯二甲酸酐、1,2-萘二甲酸酐、马来酸酐、2,3-萘二甲酸酐、各种氟代邻苯二甲酸酐、各种溴代邻苯二甲酸酐、各种氯代邻苯二甲酸酐、2,3-蒽二酸酐、4-乙炔基邻苯二甲酸酐、4-苯基乙炔基邻苯二甲酸酐等。此外,作为含有氨基的封端化合物,可以选择包含1个氨基的化合物来使用。
实施例
下面对本发明的实施例进行说明。实施例中利用以下的方法和条件制造本发明的绝缘电线。这些实施例为本发明的绝缘电线的一例,本发明不受这些实施例限定。
(实施例1)
在制造绝缘电线时,利用以下所示的方法调制在包含聚酰亚胺树脂的绝缘层的形成中使用的聚酰亚胺涂料。
〈聚酰亚胺涂料的调制〉
首先,在作为溶剂的N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)3697.2g中溶解作为二胺的4,4′-二氨基二苯基醚(ODA)437.5g。然后在作为溶剂的NMP中溶解作为羧酸酐的均苯四甲酸二酐(PMDA)393.2g和3,3′,4,4′-联苯四羧酸二酐(s-BPDA)93.6g。然后边在氮气环境下、室温中搅拌12小时边合成,由此调制包含聚酰胺酸A及聚酰胺酸B的聚酰亚胺涂料。予以说明,为了提高聚酰亚胺涂料的涂装作业性,在涂料中添加溶剂进行稀释调整。
实施例1中,将PMDA、s-BPDA及ODA的摩尔比设为85:15:103,制备了聚酰亚胺树脂中的重复单元A和重复单元B的摩尔比为85:15的聚酰亚胺涂料。聚酰亚胺涂料的调制条件如以下的表1所示。
【表1】
Figure BDA0000396891840000131
〈绝缘电线的制造〉
下面使用调制的聚酰亚胺涂料制造绝缘电线。
将实施例1的聚酰亚胺涂料涂装在铜线(直径0.8mm)的外周,在450℃的涂装炉中烘烤90秒钟,重复15次该操作,由此获得具备厚度40μm的绝缘层的实施例1的绝缘电线。
〈绝缘电线的评价〉
下面,对实施例1的绝缘电线的局部放电起始电压(PDIV)、吸水率及可挠性进行评价。以下对各特性的评价方法进行说明。
(1)局部放电起始电压
局部放电起始电压(PDIV)是在25℃的恒温恒湿槽中以检测灵敏度10pC、50Hz进行测定的。
实施例1的绝缘电线的PDIV的测定结果为920Vp,可知具有900Vp以上的高的PDIV。
(2)吸水率
吸水率是将获得的绝缘电线在温度40℃、湿度95%的环境下保管24小时后,由绝缘层的由于吸水而增加的重量而算出的。
实施例1的绝缘电线的吸水率的测定结果是吸水率为2.3%以下,可知吸水性低。
(3)可挠性
可挠性:将制造的绝缘电线利用基于JISC3003的方法拉伸后,利用基于JISC3003的方法将该伸长的绝缘电线卷绕在具有与绝缘电线的导体直径相同的直径的卷绕棒上,使用光学显微镜观察绝缘层有无龟裂、断裂等缺陷。关于评价,将在使绝缘电线伸长40%时绝缘层没有确认到缺陷的情况评价为“◎”、将在使绝缘电线伸长20%时绝缘层未确认到缺陷的情况评价为“○”,将在使绝缘电线伸长20%时绝缘层确认到缺陷的情况评价为“×”。
实施例1的绝缘电线的可挠性的评价结果是:即使使绝缘电线伸长40%的情况下,绝缘层也未确认到龟裂、断裂等缺陷,可知具有优异的可挠性。
评价结果如以下的表2所示。
【表2】
Figure BDA0000396891840000141
(实施例2~5)
实施例2~5中,如表1所示那样适当改变作为羧酸酐的PMDA及s-BPDA的添加量而调制聚酰亚胺涂料,与实施例1同样制造绝缘电线。
(实施例2)
实施例2中,使用作为羧酸酐的PMDA277.6g、s-BPDA249.6g调制聚酰亚胺涂料。即,实施例2中,将PMDA、s-BPDA及ODA的摩尔比设为60:40:103,调制聚酰亚胺树脂中的重复单元A和重复单元B的摩尔比为60:40的聚酰亚胺涂料。
(实施例3)
实施例3中,使用作为羧酸酐的PMDA185.1g、s-BPDA374.4g调制聚酰亚胺涂料。即,实施例3中,将PMDA、s-BPDA及ODA的摩尔比设为40:60:103,调制聚酰亚胺树脂中的重复单元A和重复单元B的摩尔比为40:60的聚酰亚胺涂料。
(实施例4)
实施例4中,使用作为羧酸酐的PMDA138.8g、s-BPDA436.8g调制聚酰亚胺涂料。即,实施例4中,将PMDA、s-BPDA及ODA的摩尔比设为30:70:103,调制聚酰亚胺树脂中的重复单元A和重复单元B的摩尔比为30:70的聚酰亚胺涂料。
(实施例5)
实施例5中,使用作为羧酸酐的PMDA416.4g、s-BPDA62.4g调制聚酰亚胺涂料。即,实施例5中,将PMDA、s-BPDA及ODA的摩尔比设为90:10:103,调制聚酰亚胺树脂中的重复单元A和重复单元B的摩尔比为90:10的聚酰亚胺涂料。
对于使用实施例2~5的聚酰亚胺涂料制造的实施例2~5的绝缘电线,与实施例1同样进行评价。如表2所示,其结果可以确认:实施例2~5的绝缘电线中任一者的PDIV均高,此外吸水率均低。特别是实施例2~4的绝缘电线中重复单元A和重复单元B的摩尔比为60:40~30:70,确认具有优异的PDIV,此外吸水性低。此外确认了任一绝缘电线均获得了规定的可挠性。
(比较例1)
如表1所示,比较例1中不使用作为羧酸酐的s-BPDA,仅使用PMDA调制聚酰亚胺涂料。具体而言,在作为溶剂的NMP3600.4g中溶解作为二胺的ODA437.5g后,溶解作为羧酸酐的PMDA462.6g,边在氮气环境下、室温下搅拌12小时边合成,由此调制聚酰亚胺涂料。
比较例1中,将PMDA及ODA的摩尔比设为100:103,调制成为仅含重复单元A的聚酰亚胺树脂的聚酰亚胺涂料。
对于使用比较例1的聚酰亚胺涂料制造的比较例1的绝缘电线,与实施例1同样进行评价。如表2所示,其结果是比较例1的绝缘电线的PDIV为875Vp,可知低于900Vp。此外,吸水率为3.5%,确认了吸水性高。
这样,根据本发明,可以获得具有包含即使厚度薄局部放电起始电压也高的聚酰亚胺树脂的绝缘层的绝缘电线。由于局部放电起始电压高,即使绝缘层的厚度变薄时也能够获得规定的局部放电起始电压,可以制成直径细的绝缘电线。此外,由于吸水率低,因此吸水所致的局部放电起始电压的降低受到抑制,绝缘电线的使用环境不受限制。

Claims (4)

1.一种绝缘电线,其特征在于,具有导体和形成于前述导体的外周上的绝缘层,
前述绝缘层由在分子结构的一部分具有下述通式(1)所示的重复单元A的聚酰亚胺树脂形成,所述绝缘层在温度40℃、湿度95%的条件下的24小时后的吸水率为2.8%以下,
Figure FDA0000396891830000011
2.根据权利要求1所述的绝缘电线,其特征在于,前述聚酰亚胺树脂进而具有下述通式(2)所示的重复单元B,
Figure FDA0000396891830000012
3.根据权利要求2所述的绝缘电线,其特征在于,前述聚酰亚胺树脂中的前述重复单元A和前述重复单元B的摩尔比A:B为30:70~90:10。
4.一种线圈,其特征在于,其是使用权利要求1~3中任一项所述的绝缘电线而形成的。
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